物理活化木材液化物活性碳纖維的制備、結(jié)構(gòu)與性能表征.pdf

1、活性碳纖維作為一種理想的高效吸附材料，是在以聚丙烯腈、瀝青以及煤焦油制成的碳纖維工業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。隨著化石資源的逐漸枯竭，碳纖維的供給日趨緊張，研究并開(kāi)發(fā)利用可再生資源來(lái)制備活性碳纖維有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文以南方速生人工林樹(shù)種桉樹(shù)木材為原料，通過(guò)正交試驗(yàn)，研究了物理活化制備木材液化物活性碳纖維的炭化條件及其活化條件，明確了制備木材液化物活性碳纖維的炭化工藝及物理活化工藝;采用SEM、比表面積及孔徑分布測(cè)試儀分別分析了木材液化物

2、碳纖維及其活性碳纖維的形態(tài)特征、BET比表面積與孔隙結(jié)構(gòu)，采用XRD、FTIR、XPS分析了物理活化木材液化物活性碳纖維的晶體結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)與組成元素，并對(duì)木材液化物活性碳纖維的密度、pH值、碘吸附值、力學(xué)性能等進(jìn)行測(cè)試。主要結(jié)論如下:
　　 1、木材液化物碳纖維原絲在炭化溫度為800℃、升溫速率為3℃/min、炭化時(shí)間為80min的工藝條件下進(jìn)行炭化，可制備出得率為53.95％、碘吸附值為552.18mg/g的木材液化物碳纖

3、維，其BET比表面積與總孔容積分別達(dá)到1084.125 m2/g、0.413cm3/g。木材液化物碳纖維表面比較光滑，存在微孔和介孔孔隙結(jié)構(gòu)，其孔徑分布比較窄，絕大多數(shù)孔的孔徑＜2nm。
　　 2、木材液化物活性碳纖維的最佳物理活化工藝為:活化溫度900℃，升溫速率3℃/min，水蒸氣流量3ml/min，活化時(shí)間80min。在此工藝條件下，可制備出得率為15.06％、BET比表面積為2917.72 m2/g、碘吸附值為1819.

4、35mg/g的木材液化物活性碳纖維。
　　 3、木材液化碳纖維類石墨晶層面在水蒸氣的活化下發(fā)生燒蝕作用，活化溫度為700℃，木材液化物活性碳纖維表面還存在一些鼓泡、附著物等缺陷，溫度越高燒蝕越厲害，導(dǎo)致制得的活性碳纖維孔道的拓寬，孔隙結(jié)構(gòu)越發(fā)達(dá)，表面也越潔凈?；罨瘻囟鹊脑黾邮鼓静囊夯锾祭w維表面在水蒸氣的作用下發(fā)生燒蝕加重，被燒蝕掉的表層部分帶走了部分含氧官能團(tuán)，O/C比逐漸降低。
　　 4、木材液化物活性碳纖維內(nèi)含有大

5、量的微孔、部分中孔及少量大孔。其比表面積、總孔容積、微孔容積都隨著活化溫度的升高呈增大的趨勢(shì)，碘吸附值也不斷增大。
　　 5、木材液化物碳纖維在活化過(guò)程中與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，形成了發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，其密度小于1 g/cm3。木材液化物碳纖維在水蒸氣的環(huán)境中高溫活化，C-O易斷裂，形成其他酸性含氧官能團(tuán)如羥基、醚基、羰基等，其pH值呈弱酸性。
　　 6、木材液化物活性碳纖維的直徑隨著活化溫度的提高不斷減小，其拉伸強(qiáng)度和彈性模量